设备基础设计对核电站管道应力分析的影响分析

《设备基础设计对核电站管道应力分析的影响分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、设备基础设计对核电站管道应力分析的影响分析【摘要】本文通过核电站管道的计算实例，利用冇限元法对管系连接的设备基础的设计方案对管道应力的影响进行了分析。通过分析可以得到如下结论：(1)大型设备作为管道的计算边界，其基础形式为非刚性时，设备本身的结构不容忽视，应与管道同时计算來考虑其相互作用的影响；(2)当设备管道布置无法改变时，可以通过改变设备基础的设计方案来达到降低热胀的影响的目的。【关键词】核电站管道应力分析设备基础有限元核电站中管道的应力分析的目的是为了保证核级管道在完整性、功能性及能动性方面的要求。管道应力分析

2、的内容主要包括三个方面：计算得到管道的应力，需满足RCC-M规范规泄的各种限值；计算得到管道作用设备管嘴的载荷，需不超过设备的许用管嘴载荷；计算得到管道的支吊架的载荷，为支吊架的强度设计提供输入条件。在管道应力分析中，管系中的设备通常作为固定点处理，设备的简化的合理性对分析结果有着至关重要的影响。本文通过核电站管道应力分析的实例，探讨了设备基础的不同设计方案对管道计算结果的影响，得出了一些结论。1管道布置概述此管道布置于核岛N厂房内，标高范围为1.10m~6.70m。使用SYSPIPE软件建立的模型如图1所示，管道的

3、约束信息见表lo管道的材料为Z2CN18.10,设备入口外径为406.4mm,壁厚为4.78mm；设备出口外径为323.8mm,壁厚为4.57mmo管道抗震类别为非抗震类，管道分类为RCC-MNA级。2载荷组合及应力限值此管道抗震类别为非抗震类，考虑到因地震作用下管道的破坏会影响周围核安全物项，计算时按照抗震II类考虑。对于抗震II类物项，可选择SL-1（相当于OBE）作为设计基准［2］。工况载荷组合列于表2,其中公式（6）、（7）、（8）、（10）见文献［1］。在热膨胀工况下，公式（7）不满足要求时，则用公式（8）

4、进行评定。在表2中，Sh为设计温度下材料的基木许用应力，Sa为热膨胀应力允许的应力变化范围。Sh和Sa均从文献［1］中得到。3计算结果及分析3.1计算结果采用反应谱法计算地震作用，模态组合方法采用10%法，方向组合方法采用SRSS。计算得到的应力计算结果最大值见表3,管道作用于设备管嘴的载荷见表4,表5。根据表3,在各工况下管道的应力满足规范的要求。从表4及表5中可以看出，管道作用于设备管嘴上的载荷超过了设备许用的载荷，由热胀引起的设备管嘴载荷所占比重较大，在表5屮因热胀引起的设备管嘴载荷占总载荷的95%以上。为降低

5、管道作用于设备管嘴的载荷，需要增加管系的柔性。3.2设计改进方案及计算结果由于管道布置空间受限，无法改变布置来增加管系的柔性，所以考虑将设备的固定方式由刚性改为柔性，即在设备的基础底座下设置弹簧，同时设置阻尼器以防止地震作用下和运行时设备的震动。建立模型时将设备的支座构件根据其截面特性，用beam单元进行简化模拟。模型如图2所示。考虑设备基础的弹性后，计算得到的应力计算结果最人值见表6,管道作用于设备管嘴的载荷见表7,表8。由表6,表7,表8可以看出，管系的计算应力有所降低，管道作用在设备上的载荷都满足要求，达到了预

6、期的目的。3.3小结设计方案经过改进后，计算结果显示，应力、推力均满足要求。在管道布置不能改变的情况下，改变与管道连接的设备的基础设计方案同样能增加管系的柔性，以降低热胀的影响。4结语（1）大型设备作为管道的计算边界，其基础形式为非刚性时，设备木身的结构不容忽视，应与管道同时计算来考虑其相互作用的影响。（2）当设备管道布置无法改变时，可以通过改变设备基础的设计方案来达到降低热胀的影响的目的。参考文献：[11RCC-M2000版+2002补遗，压水堆核岛机械设备设计和建造规则.上海：上海科学技术文献出版社，2010.[

7、21HAD102/02,核电厂的抗震设计与鉴定•北京:中国法制出版社,1998.